CN103015725A - 臂架液压系统及其控制方法、臂架系统和混凝土泵送设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂架液压系统及其控制方法，其中臂架液压系统包括臂架油缸和主换向阀，主换向阀分别通过第一工作油路和第二工作油路与所述臂架油缸的无杆腔和有杆腔连通，其中第一工作油路上设置有第一平衡阀，该第一平衡阀的第一控制油路与第二工作油路连通，其中，第一控制油路上旁接有换向阀，该换向阀能够控制第一控制油路与油箱可选择地连通或断开，并且在换向阀与油箱之间设置有背压阀。本发明还公开了一种臂架系统和使用该臂架系统的混凝土泵送设备。因此，能够在需要臂架在收回过程中减速时，特别是臂架接近臂架支撑时需要减速时，能降低第一控制油路的压力，使得第一平衡阀的开度降低，从而实现臂架减速。

Description

臂架液压系统及其控制方法、臂架系统和混凝土泵送设备

技术领域

本发明涉及臂架展收的液压控制领域，具体地，涉及一种臂架液压系统及其控制方法，使用该臂架液压系统的臂架系统和使用该臂架系统的混凝土泵送设备。

背景技术

混凝土泵送设备是利用混凝土泵，将一定特性的混凝土通过输送管道泵送到指定地点完成浇筑的一种工程机械设备。其输送管道有临时铺设的，如拖泵、车载泵等。也有在出厂时就存在装配在设备上的相对固定的输送管道，如混凝土泵车的臂架系统。输送管道固定在泵车臂架上，通过臂架伸展后将混凝土输送到一定的浇筑点。其中，混凝土泵车的臂架系统朝着长臂架、多臂节、轻量化的方向发展，对臂架展收运动的控制系统要求也越来越高。要求臂架伸展速度快、平稳冲击小。

目前，控制臂架展收的臂架液压系统通常采用带负载反馈的多路换向阀阀控制，通过多路换向阀开度大小控制臂架回转和伸缩速度，臂架油缸无杆腔和有杆腔油口均装有平衡阀，保证臂架运动平稳且能可靠地停留在某一位置，并能够使得臂架运动平稳，并能缓解压力冲击。。

但在臂架展收，尤其是在在将臂架收回在臂架支撑上的过程中，由于臂架惯性大以及机手操作技术的差异，容易对臂架支撑产生较大的冲击。目前主要采用在臂架支撑上安装橡胶软垫，减小臂架收回时产生的冲击。然而这种方法不能根本上解决臂架对臂架支撑的冲击问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种臂架液压系统，该臂架液压系统能够控制臂架收回过程中减速。

本发明的另一个目的是提供一种臂架系统，该臂架系统使用本发明提供的臂架液压系统控制臂架，以能够在回收过程中，控制臂架在接近臂架支撑时减速，缓解对臂架支撑的冲击。

本发明的再一个目的是提供一种臂架液压系统的控制方法，该控制方法能够控制本发明提供的臂架液压系统，以能够控制臂架在收回到臂架支撑之前减速。

本发明的还一个目的是提供一种混凝土泵送设备，该混凝土泵送设备使用本发明提供的臂架系统。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种一种臂架液压系统，包括臂架油缸和主换向阀，所述主换向阀分别通过第一工作油路和第二工作油路与所述臂架油缸的无杆腔和有杆腔连通，其中所述第一工作油路上设置有第一平衡阀，该第一平衡阀的第一控制油路与所述第二工作油路连通，其中，所述第一控制油路上旁接有换向阀，该换向阀能够控制所述第一控制油路与油箱可选择地连通或断开，并且在所述换向阀与所述油箱之间设置有背压阀。

优选地，所述背压阀为节流阀。

优选地，所述第一平衡阀包括并联在一起的第一单向阀和第一外控顺序阀，所述第一单向阀允许所述主换向阀的油液流向所述无杆腔，并且所述第一外控顺序阀的开闭由所述第一控制油路控制。

优选地，所述第二工作油路上设置有第二平衡阀，所述第二平衡阀的第二控制油路与所述第一工作油路连通，其中，所述第二平衡阀包括并联在一起的第二单向阀和第二外控顺序阀，所述第二单向阀允许所述主换向阀的油液流向所述有杆腔，并且所述第二外控顺序阀的开闭由所述第二控制油路控制。

优选地，所述第一控制油路上还设置有允许油液从所述第二工作油路流向所述第一平衡阀的单向阀，所述换向阀旁接在所述单向阀的反向油口侧，并且所述换向阀还能够使得所述第一控制油路与压力油源可选择地连通或断开。

优选地，所述换向阀为三位换向阀，该三位换向阀分别连接所述油箱和所述压力油源，并且该三位阀的一个工作油口与所述第一控制油路连通。

根据本发明的另一方面，提供一种臂架系统，包括臂架支撑、能够收回在该臂架支撑上的臂架以及控制该臂架的臂架液压系统，所述液压系统为本发明提供的臂架液压系统，并且所述臂架系统还包括相互电连接的控制器和检测装置，所述检测装置设置在所述臂架是否接近所述臂架支撑并反馈给所述控制器，所述控制器能够通过控制所述换向阀，控制所述第一控制油路与所述油箱可选择地连通或断开。

优选地，所述检测装置包括安装在所述臂架和所述臂架支撑之间的接近开关。

优选地，所述检测装置还能够检测所述臂架是否发生上翘，所述控制器还能够通过所述换向阀，控制所述第一控制油路与压力油源可选择地连通或断开。

根据本发明的再一方面，提供一种臂架液压系统的控制方法，能够控制所述臂架收回在臂架支撑上，所述液压系统为本发明提供的臂架液压系统，所述控制方法包括检测步骤和第一控制步骤，在检测步骤中，检测所述臂架是否接近所述臂架支撑，在所述第一控制步骤中，当所述臂架接近所述臂架支撑时，通过所述换向阀控制所述第一控制油路与油箱连通。

优选地，所述控制方法还包括第二控制步骤，当所述臂架出现上翘时，通过所述换向阀控制所述第一控制油路与压力油源连通。

根据本发明的再一方面，提供一种混凝土泵送设备，包括臂架系统，其中，所述臂架系统为本发明提供的臂架系统。

通过上述技术方案，由于臂架油缸无杆腔一侧工作油路上的平衡阀的控制油路能够可选择地与油箱连通，因此能够在需要臂架在收回过程中减速时，特别是臂架接近臂架支撑时需要减速时，能够通过控制换向阀使得第一平衡阀的控制油路与油箱连通，因此能够使得第一控制油路中的部分控制油通过换向阀流回油箱，因此能降低第一控制油路的压力，使得第一平衡阀的开度降低，从而使得臂收回速度减低以缓解对臂架支撑的冲击，另外由于背压阀的存在，能够保证第一平衡阀和第二工作油路的正常工作，而不会使得所有控制油均流回油箱。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明优选实施方式提供的臂架液压系统（带控制器）的结构原理示意图。

附图标记说明

1    臂架油缸         2    主换向阀

3    第一平衡阀       4    换向阀

5    单向阀           6    背压阀

7    第二平衡阀       8    控制器

11   无杆腔           12   有杆腔

31    第一单向阀        32     第一顺序阀

33    第一溢流阀        71     第二单向阀

72    第二顺序阀        73     第二溢流阀

3a    第一控制油路      7a     第二控制油路

A     第一工作油路      B      第二工作油路

P，P’压力油源          T，T’，T”油箱

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

首先需要说明的是，本发明涉及液压领域中的液控操作领域，其中本领域技术人员能够理解的是，所提及的工作油路和控制油路等“油路”可以是通过部件之间的管路实现，也可以通过部件内部的流道实现等，本发明对此不做限制。另外，对于与主换向阀连接的第一、第二工作油路A、B，本领域技术人员也能直接了解其工作状态与相应的主换向阀工作油口的工作状态相同。此外，对于压力油源P，P’可以是各种液压泵等能够提供压力油的装置，而油箱T，T’，T”可以是多个单独的油箱，也可以是一个总油箱。对于此类本领域内的公知常识，本发明不做过多赘述。下面本发明将结合附图以本发明提供的混凝土泵送设备，特别是混凝土泵车为例，介绍本发明提供的臂架液压系统及其控制方法在臂架系统中的应用。需要说明的是，本发明提供的臂架液压系统还可以用于其他各种需要进行臂架控制的液压系统中，本发明对其应用领域不做限制。

如图1所示，本发明提供的一种臂架液压系统及其控制方法，其中，包括臂架油缸1和主换向阀2，为了实现对臂架的展收进行控制，即，实现臂架油缸的伸缩，主换向阀2分别通过第一工作油路A和第二工作油路B与臂架油缸1的无杆腔11和有杆腔12连通，其中公知地，主换向阀2分别连接有压力油源P’和油箱T’，其可以是单独的换向阀件，但是在大型工程机械中通常采用多路换向阀的形式来作为主换向阀以控制工程机械的各种作业。因此，主换向阀2能够分别控制臂架油缸的伸缩，具体地，在需要臂架油缸进行伸出时（臂架展出时），主换向阀2向第一工作油路A供油，而第二工作油路B则作为回油之用，反之，当主换向阀2箱第二工作油路B供油，则第一工作油路A则作为回油之用，此时实现臂架油缸的缩回（臂架收回）。

其中，为了使得臂架的展收过程平稳和安全，第一工作油路A上设置有第一平衡阀3，第二工作油路B上设置有第二平衡阀7，并且该第一平衡阀3的第一控制油路3a与第二工作油路B连通，第二平衡阀7的第二控制油路7a与第一工作油路A连通。因此，能够在一侧工作油路进油时，使得另一侧工作油路上的平衡阀打开，而实现臂架在展收过程中的平稳和安全。其中，平衡阀为本领域内公知的部件，其通常能够用于对工程机械的臂架变幅、展收等过程中进行如调速、限速、锁死等控制，以实现在臂架在变幅、展收等过程中能够平稳运动并得到有效控制。

作为本发明典型方式的平衡阀，第一平衡阀3包括并联在一起的第一单向阀31和第一外控顺序阀32，第一单向阀31允许主换向阀2的油液流向无杆腔11，并且第一外控顺序阀32的开闭由第一控制油路3a控制。第二平衡阀7包括并联在一起的第二单向阀71和第二外控顺序阀72，第二单向阀71允许主换向阀2的油液流向有杆腔12，并且第二外控顺序阀72的开闭由第二控制油路7a控制。即，本发明的平衡阀5采用限速液压锁的方式，其可包括并联在一起的单向阀和外控顺序阀，其中单向阀以仅允许油液流入臂架油缸1的无杆腔11和有杆腔12的方向安装，而外控顺序阀则由相应的控制油路控制打开和关闭，即，在需要臂架油缸有杆腔和无杆腔的油液流出时，需要通过控制油路打开相应的顺序阀才可。此外，在本发明体的两个平衡阀中，还设置溢流阀，即第一平衡阀3中的第一溢流阀33和第二平衡阀3中的第二溢流阀73，其中平衡阀的主油路和控制油路均能够和各自的溢流阀73连通，从而在阀内油压过载时，通过各自的溢流阀回流至邮箱T”，以保证平衡阀的可靠和安全。

以需要臂架回收作业为例，即第二工作油路B进油，而第一工作油路A回油。此时，需要第一控制油路3a的控制油打开该第一平衡阀3中的第一顺序阀32才能够使得油液从臂架油缸1的无杆腔11经主换向阀2回油，因此，能够通过控制该第一平衡阀3而对臂架油缸1的收回过程进行限速或锁死等进行控制，以保证臂架回收过程的平稳和安全。反之，当臂架展出时，则通过第二平衡阀7可使得展出过程平稳和安全。需要说明的是，本发明的优选实施方式虽然以上述结构的平衡阀为基础进行控制，但是未提及的实施方式中，还能够使用其他本领域内公知的平衡阀，只要能够实现本发明的目的，各种平衡阀的选用均应落在本发明的保护范围中。

因此，为了解决现有技术中的臂架在靠近臂架支撑时速度过快的问题，在本发明中，第一平衡阀3的第一控制油路3a上旁接有换向阀4，该换向阀4能够控制第一控制油路3a与油箱T可选择地连通或断开，并且在换向阀4与油箱T之间设置有背压阀6。因此，当需要降低臂架的回收速度时，只需通过换向阀4将第一控制油路3a与油箱T进行连通即可，此时第一控制油路3a的控制油将经过背压阀6的向油箱T泄油，此时第一控制油路3a中的控制油的压力将会变低，从而控制第一平衡阀3的阀口开度变小，继而能够控制臂架油缸1的回油速度降低，即，使得臂架的回收速度变慢。其中，由于背压阀6的存在，第一控制油路3a内的压力不会降为零，使得第一平衡阀3不会关闭，也不会使得第二工作油路B中的压力降低为零。因此能保证本发明提供的臂架液压系统的正常工作，保证臂架能够继续收回。

需要说明的是能够实现本发明技术方案的实施方式有多种，例如，背压阀6的种类可以是本发明优选实施方式中的节流阀，还可以是溢流阀、顺序阀等能够在油路中建立背压的阀门，为了方便说明本发明，在此只介绍其中的优选实施方式，该优选实施方式只用于说明本发明，并不用于限制本发明。

除背景技术中说的对臂架冲击的问题，臂架在完全收回后有时还可能出现臂架上翘现象，即臂架没有完全支撑在臂架支撑上。如不及时消除，臂架在泵车行驶过程中将产生振动，这将加剧臂架的疲劳破坏，导致臂架油缸小幅震动从而磨损油缸密封件，降低臂架可靠性及其使用寿命。在现有技术，通常用操作手通过控制主换向阀2控制臂架油缸继续缩回完成消除上翘，然而这种通过人为控制压力油完成的臂架油缸缩回的方式容易造成臂架油缸憋缸等问题，对臂架油缸的寿命不利。

对于上述问题，在本发明提供的臂架液压系统中，还能够在臂架收回工况结束后，即主换向阀停止对第二工作油路B供油时，仍能够控制臂架油缸1的无杆腔11在臂架重力的作用下继续回油，而消除臂架上翘线现象，使得臂架稳定地收放在臂架支撑上。其中，第一控制油路3a上还设置有允许油液从第二工作油路B流向第一平衡阀3的单向阀5，换向阀4旁接在单向阀5的反向油口侧，并且换向阀4还能够使得第一控制油路3a与压力油源P可选择地连通或断开。因此，在主换向阀2停止对第二工作油路B供油的情况下，本发明提供的臂架液压系统能够通过换向阀4的切换，使得压力油源P单独为第一控制油路3a供油，此时由于单向阀5的存在，由压力油源P供给到第一控制油路3a中的压力油不能够进入第二工作油路B中，从而能够重新打开第一平衡阀3，此时，能够在臂架的重力作用下，使得臂架油缸1的无杆腔继续适量回油，而使得臂架稳定地收回在臂架支撑上。

为了能够同时完成上述两种工作状态，优选地，本发明提供的换向阀4为三位换向阀，更优选地为三位四通电磁换向阀。该三位换向阀分别连接油箱T和压力油源P，并且该三位阀的一个工作油口与第一控制油路3a连通，此时，另一个工作油口截止即可。其中，当换向阀4切换到左位时可使得第一控制油路3a与油箱T连通，切换到右位时则可使得第一控制油路3a与压力油源P连通，从而能够同时解决上述两个问题。当然，也可以单独设置两个二位二通换向阀4，并分别控制第一控制油路3a与压力油源P和油箱的连通和断开，对于这种换向阀4的种类和设置方式的变形同样应该落入本发明的保护范围中。另外，之所以优选换向阀4为电磁换形阀，是为了方便由控制器8进行控制。下面结合本发明提供的臂架系统和控制方法进行详细描述。

本发明提供的臂架系统包括臂架支撑、能够收回在该臂架支撑上的臂架以及控制该臂架的臂架液压系统，其中，该臂架系统还包括相互电连接的控制器8和检测装置。其中，为了方便使用本发明提供的液压系统来解决在臂架回收过程中，臂架对臂架支撑的冲击的问题和回收完毕后臂架的上翘问题，基于本发明提供的臂架液压系统，本发明提供的控制方法包括检测步骤和第一控制步骤，在检测步骤中，检测臂架是否接近臂架支撑，而在第一控制步骤中，当臂架接近臂架支撑时，通过换向阀4控制第一控制油路3a与油箱T连通。

在本发明的控制方法中，检测方式和控制方式有多种，其中优选地，上述的检测装置可包括安装在臂架和臂架支撑之间的接近开关，即由接近开关来检测臂架是否接近臂架支撑，当臂架的下落带接近开关的位置时，则触发该接近开关，从而使得控制器8得到反馈而控制换向阀4。除此之外，还可以采用距离传感器等检测装置来检测臂架和臂架支撑之间的距离值，当该距离值等于或小于设置在控制器8中的阈值时，控制器8可通过控制换向阀4，控制第一控制油路3a与油箱T可选择地连通或断开，以完成臂架回收的减速，从而减轻对臂架支撑的冲击。

同样为了避免在臂架回收完成后的臂架上翘问题，本发明提供的控制方法还包括第二控制步骤，即当臂架出现上翘时，通过换向阀4控制第一控制油路3a与压力油源P连通。从而使得臂架油缸1的无杆腔11继续回油，以使得臂架稳定地收回到臂架支撑上。其中，由于臂架上翘较为容易发现，并且对控制的及时性要求不高，因此可以采用操作人员目测的方式，然后通过手动控制换向阀4实现第一控制油路3a与压力油源P的连通。

此外，也可以采用类似与第一控制步骤中的由控制器8的自动控制方式，即，能够通过控制器8自动通过换向阀4，控制第一控制油路3a与压力油源P可选择地连通或断开。即需要本发明提供的检测装置还能够检测所述臂架是否发生上翘，例如可通过设置角度传感器检测臂架与水平面的角度，或设置位移传感器来检测臂架的缩回行程是否到位来实现。对于各种能够实现本发明的控制方法的方式，均应该落如本发明的保护范围中。

综上，本发明提供的臂架液压系统及其控制方法能够解决臂架系统中的臂架在回收过程中对臂架支撑进行冲击的问题，还能够解决在回收完成后臂架上翘的问题，使得本发明提供的混凝土泵车等混凝土泵送设备实用性更强。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种臂架液压系统，包括臂架油缸（1）和主换向阀（2），所述主换向阀（2）分别通过第一工作油路（A）和第二工作油路（B）与所述臂架油缸（1）的无杆腔（11）和有杆腔（12）连通，其中所述第一工作油路（A）上设置有第一平衡阀（3），该第一平衡阀（3）的第一控制油路（3a）与所述第二工作油路（B）连通，其特征在于，所述第一控制油路（3a）上旁接有换向阀（4），该换向阀（4）能够控制所述第一控制油路（3a）与油箱（T）可选择地连通或断开，并且在所述换向阀（4）与所述油箱（T）之间设置有背压阀（6）。

2.根据权利要求2所述的臂架液压系统，其特征在于，所述背压阀（6）为节流阀。

3.根据权利要求1所述的臂架液压系统，其特征在于，所述第一平衡阀（3）包括并联在一起的第一单向阀（31）和第一外控顺序阀（32），所述第一单向阀（31）允许所述主换向阀（2）的油液流向所述无杆腔（11），并且所述第一外控顺序阀（32）的开闭由所述第一控制油路（3a）控制。

4.根据权利要求1所述的臂架液压系统，其特征在于，所述第二工作油路（B）上设置有第二平衡阀（7），所述第二平衡阀（7）的第二控制油路（7a）与所述第一工作油路（A）连通，其中，所述第二平衡阀（7）包括并联在一起的第二单向阀（71）和第二外控顺序阀（72），所述第二单向阀（71）允许所述主换向阀（2）的油液流向所述有杆腔（12），并且所述第二外控顺序阀（72）的开闭由所述第二控制油路（7a）控制。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的臂架液压系统，其特征在于，所述第一控制油路（3a）上还设置有允许油液从所述第二工作油路（B）流向所述第一平衡阀（3）的单向阀（5），所述换向阀（4）旁接在所述单向阀（5）的反向油口侧，并且所述换向阀（4）还能够使得所述第一控制油路（3a）与压力油源（P）可选择地连通或断开。

6.根据权利要求5所述的臂架液压系统，其特征在于，所述换向阀（4）为三位换向阀，该三位换向阀分别连接所述油箱（T）和所述压力油源（P），并且该三位阀的一个工作油口与所述第一控制油路（3a）连通。

7.一种臂架系统，包括臂架支撑、能够收回在该臂架支撑上的臂架以及控制该臂架的臂架液压系统，其特征在于，所述液压系统为根据权利要求1-4中任意一项所述的臂架液压系统，并且所述臂架系统还包括相互电连接的控制器（8）和检测装置，所述检测装置设置在所述臂架是否接近所述臂架支撑并反馈给所述控制器（8），所述控制器（8）能够通过控制所述换向阀（4），控制所述第一控制油路（3a）与所述油箱（T）可选择地连通或断开。

8.根据权利要求7所述的臂架系统，其特征在于，所述检测装置包括安装在所述臂架和所述臂架支撑之间的接近开关。

9.根据权利要求7所述的臂架系统，其特征在于，所述检测装置还能够检测所述臂架是否发生上翘，所述控制器（8）还能够通过所述换向阀（4），控制所述第一控制油路（3a）与压力油源（P）可选择地连通或断开。

10.一种臂架液压系统的控制方法，能够控制所述臂架收回在臂架支撑上，其特征在于，所述液压系统为权利要求1-4中任意一项所述的臂架液压系统，所述控制方法包括检测步骤和第一控制步骤，在检测步骤中，检测所述臂架是否接近所述臂架支撑，在所述第一控制步骤中，当所述臂架接近所述臂架支撑时，通过所述换向阀（4）控制所述第一控制油路（3a）与油箱（T）连通。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括第二控制步骤，当所述臂架出现上翘时，通过所述换向阀（4）控制所述第一控制油路（3a）与压力油源（P）连通。

12.一种混凝土泵送设备，包括臂架系统，其特征在于，所述臂架系统为根据权利要求7-9中任意一项所述的臂架系统。

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